JP2018146029A - プーリユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの張力の変動を抑制でき且つ軸方向の長さを小さくすることができるプーリユニットを提供すること。
【解決手段】プーリユニットは、ハブと、プーリと、第２カム板と、転動体と、弾性部材とを備える。ハブは、回転軸を中心に回転する基部、及び基部と一体であって基部から回転軸に対する直交方向に突出する第１カム板を有する。プーリは、軸受を介してハブに支持される。第２カム板は、プーリと一体に回転し且つ回転軸に沿う方向に移動できる。転動体は、第１カム板及び第２カム板に接する。弾性部材は、回転軸に沿う方向の第２カム板の移動に伴って変形する。
【選択図】図６

Description

本発明は、主にエンジンの補機に用いられるプーリユニットに関する。

エンジンのクランクシャフトの回転は、ベルトを介してオルタネータ等の補機に伝達される。ベルトは、クランクシャフトに取り付けられたプーリの回転を、オルタネータに取り付けられたプーリに伝達する。オルタネータの容量の増加、及びエンジンの気筒数の減少に伴い、ベルト張力の変動が大きくなっている。ベルトとプーリとの間の滑りを防止するためには、ベルトの初期張力を大きくすることが必要となる。しかし、ベルトの初期張力が大きくなると、ベルトが破損しやすくなる。

これに対して、ベルト張力の変動を抑制するための技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される動力伝達装置においては、プーリと一体回転し且つ軸方向に移動できる可動環状レースと、ロータ軸に固定された固定環状レースとの間に転動体が挟まれている。プーリ又はロータ軸が回転すると、可動環状レースが軸方向に移動し圧縮コイルバネを変形させる。これにより、ベルト張力の変動が抑制される。

特開２００６−９８９９号公報

特許文献１に記載される従来技術においては、例えば圧入によりカム板（固定環状レース）がハブ（ロータ軸）に固定される。又は、カム板に設けられたスプラインがハブに設けられたスプラインに嵌められることでカム板がハブに固定される。このため、カム板は、ある程度の厚みを有する必要がある。その結果、プーリユニットの軸方向寸法が大きくなりやすかった。その一方で、プーリユニットが設置される場所の広さは限られるため、プーリユニットの軸方向寸法は小さい方が望ましい。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、ベルトの張力の変動を抑制でき且つ軸方向の長さを小さくすることができるプーリユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るプーリユニットは、回転軸を中心に回転する基部、及び前記基部と一体であって前記基部から前記回転軸に対する直交方向に突出する第１カム板を有するハブと、軸受を介して前記ハブに支持されるプーリと、前記プーリと一体に回転し且つ前記回転軸に沿う方向に移動できる第２カム板と、前記第１カム板及び前記第２カム板に接する転動体と、前記回転軸に沿う方向の前記第２カム板の移動に伴って変形する弾性部材と、を備える。

これにより、プーリ又はハブに加わるトルクが急激に変化した場合であっても、トルクの一部が弾性部材の変形で消費される。このため、プーリの回転速度に対するハブの相対的な回転速度が変化しにくい。その結果、プーリユニットは、ベルトの張力の変動を抑制できる。さらに、第１カム面が基部と一体であるため、従来技術のように基部に対する第１カム面の接触面積を大きくする必要がなくなる。このため、第１カム面の軸方向の長さは従来技術に比べて小さくなる。したがって、プーリユニットは、ベルトの張力の変動を抑制でき且つ軸方向の長さを小さくすることができる。

プーリユニットの望ましい態様として、前記転動体が嵌まるポケットを有する板状部材である本体部、及び前記本体部から前記回転軸に沿う方向に突出する突起を有する保持器を備え、前記回転軸を中心とした周方向における前記突起の長さは、前記周方向における前記ポケットの長さより大きく、前記突起は、前記周方向における前記ポケットの端部に対して前記回転軸を中心とした放射方向で重なる位置に少なくとも配置されることが好ましい。

これにより、本体部の外径又は厚みを大きくしなくても、プーリ及びハブが回転している時においてポケットの周辺部分に生じる応力が低減される。また、転動体が第１カム面及び第２カム面に接しているので、突起と第１カム面との間及び突起と第２カム面との間には隙間が生じる。このため、突起に起因する軸方向の長さの増大は生じない。したがって、プーリユニットは、ポケットの周辺部分で生じる応力を低減でき且つ軸方向の長さを小さくすることができる。

プーリユニットの望ましい態様として、前記ハブは、前記軸受が取り付けられる円筒状の軸受取付部を備え、前記回転軸から軸受取付部の外周面までの距離は、前記回転軸から前記転動体までの距離より大きいことが好ましい。

これにより、転動体から第１カム板に伝わる荷重の一部は軸受取付部が受ける。また、第１カム板の支点と、転動体から第１カム板に伝わる荷重の作用点との間の距離が小さくなる。このため、第１カム板が軸受取付部の方向に変形しにくい。すなわち、第１カム板の倒れが抑制される。

本発明によれば、ベルトの張力の変動を抑制でき且つ軸方向の長さを小さくすることができるプーリユニットを提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るプーリユニットが適用されるエンジンの正面図である。 図２は、第１実施形態に係るプーリユニットの斜視図である。 図３は、第１実施形態に係るプーリユニットの側面図である。 図４は、第１実施形態に係るプーリユニットの正面図である。 図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。 図６は、第１実施形態に係るプーリユニットの分解斜視図である。 図７は、第１実施形態に係るハブの斜視図である。 図８は、第１実施形態に係る保持器の斜視図である。 図９は、第１実施形態に係る保持器の正面図である。 図１０は、図９におけるＣ−Ｃ断面図である。 図１１は、第１実施形態に係る第２カム板の斜視図である。 図１２は、第１実施形態に係るプーリユニットを、プーリを除いて示す側面図である。 図１３は、図１２における転動体ユニットの周辺を拡大した側面図である。 図１４は、エンジンからプーリにトルクが伝達された場合の、転動体ユニット及び第２カム板の動きを示す模式図である。 図１５は、ジェネレータからハブにトルクが伝達された場合の、転動体ユニット及び第２カム板の動きを示す模式図である。 図１６は、図５におけるＢ−Ｂ断面図である。 図１７は、プーリ又はハブに加わるトルクと、プーリ及びハブの相対角度との関係を示すグラフである。 図１８は、第２実施形態に係るプーリユニットの断面図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るプーリユニットが適用されるエンジンの正面図である。車両には、エンジン１０の補機として、例えば図１に示すようにジェネレータ１０３、ウォーターポンプ１０５、及びコンプレッサ１０６等が搭載される。例えば、第１実施形態におけるジェネレータ１０３は、エンジン１０で生成される動力によって発電することに加え、エンジン１０に動力を与えるための動力を生成することもできる。すなわち、ジェネレータ１０３は、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。ウォーターポンプ１０５は、エンジン１０の冷却水を循環させるためのポンプである。コンプレッサ１０６は、カーエアコンに用いられる冷媒を圧縮するための装置である。

ジェネレータ１０３、ウォーターポンプ１０５及びコンプレッサ１０６は、エンジン１０の動力で駆動する。エンジン１０の動力は、図１に示すベルト１０９を介してジェネレータ１０３、ウォーターポンプ１０５及びコンプレッサ１０６に伝達される。ベルト１０９は、例えばＶリブドベルトである。ベルト１０９は、クランクシャフトプーリ１１、アイドラープーリ１２、プーリユニット１３、テンショナープーリ１４、ウォーターポンププーリ１５及びコンプレッサプーリ１６に取り付けられている。

クランクシャフトプーリ１１は、エンジン１０のクランクシャフト１０１に連結されている。アイドラープーリ１２は、ベルト１０９の位置を調節するための装置である。プーリユニット１３は、ジェネレータ１０３のシャフトに連結されている。テンショナープーリ１４は、テンショナー１０４のシャフトに連結されている。テンショナー１４は、ベルト１０９の張力を調節するための装置である。ウォーターポンププーリ１５は、ウォーターポンプ１０５のシャフトに連結されている。コンプレッサプーリ１６は、コンプレッサ１０６のシャフトに連結されている。

ジェネレータ１０３がＩＳＧであるため、エンジン１０の動力がジェネレータ１０３に伝達されることもあり、逆にジェネレータ１０３の動力がエンジン１０に伝達されることもある。すなわち、プーリユニット１３は、ベルト１０９に伝達されたトルクをジェネレータ１０３のシャフトに伝達でき、且つジェネレータ１０３で生じたトルクをベルト１０９に伝達できる必要がある。

また、クランクシャフト１０１はエンジン１０内の爆発によって回転するので、クランクシャフト１０１の回転速度は変動している。一方、ジェネレータ１０３のシャフトの慣性は比較的大きい。このため、ベルト１０９の張力が変動することがある。ベルト１０９の張力の変動が大きい場合、ベルト１０９の滑りを抑制するためにベルト１０９の初期張力が大きくなる。しかしながら、ベルト１０９の初期張力の増大は、フリクショントルクの増加による燃費悪化及びベルト１０９の破損に繋がる。このため、プーリユニット１３は、ベルト１０９の張力の変動を抑制できることが望ましい。

図２は、第１実施形態に係るプーリユニットの斜視図である。図３は、第１実施形態に係るプーリユニットの側面図である。図４は、第１実施形態に係るプーリユニットの正面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、第１実施形態に係るプーリユニットの分解斜視図である。図７は、第１実施形態に係るハブの斜視図である。図８は、第１実施形態に係る保持器の斜視図である。図９は、第１実施形態に係る保持器の正面図である。図１０は、図９におけるＣ−Ｃ断面図である。図１１は、第１実施形態に係る第２カム板の斜視図である。図１２は、第１実施形態に係るプーリユニットを、プーリを除いて示す側面図である。図１３は、図１２における転動体ユニットの周辺を拡大した側面図である。

図５及び図６に示すように、プーリユニット１３は、プーリ２と、ハブ３と、軸受４と、転動体ユニット５と、第２カム板６と、軸受７１と、軌道輪７２と、弾性部材７３と、ガイド部材７４と、軸受７５と、止め輪７６と、シール７７と、を備える。

プーリ２は、図１に示すベルト１０９に接する部材である。プーリ２は、図５に示すように軸受４を介してハブ３に支持されており、回転軸Ｚを中心に回転することができる。プーリ２は、図３に示すように略円筒状の部材であって、ベルト取付部２１及び弾性部材収納部２２を有する。弾性部材収納部２２の内径はベルト取付部２１の内径より大きい。ベルト取付部２１は、外周面に複数の溝２１１を有する。ベルト１０９は、溝２１１に嵌まる。ベルト１０９と溝２１１との間で生じる摩擦により、ベルト１０９とプーリ２との間で動力が伝達される。また、ベルト取付部２１は、内周面に複数の第１歯２ａを有する。複数の第１歯２ａは、回転軸Ｚを中心とした周方向において等間隔に配置されている。複数の第１歯２ａは、例えばインボリュートスプラインである。第１歯２ａは、回転軸Ｚに沿っている。すなわち、第１歯２ａの長手方向が回転軸Ｚに平行である。

以下の説明において、回転軸Ｚに沿う方向は、軸方向と記載される。回転軸Ｚを中心とした放射方向は、単に放射方向と記載される。回転軸Ｚを中心とした周方向は、単に周方向と記載される。

ハブ３は、図１に示すジェネレータ１０３のシャフトに連結される部材である。ジェネレータ１０３のシャフトが、筒状であるハブ３の内側に挿入される。ハブ３は、回転軸Ｚを中心にジェネレータ１０３のシャフトと一体に回転する。ハブ３は、図５に示すように軸受取付部３１と、基部３２と、第１カム板３３とを備える。軸受取付部３１は、円筒状であって軸受４に接する。回転軸Ｚから軸受取付部３１の外周面までの距離Ｄ３１（軸受取付部３１の外径の半分の距離）は、図５に示すように回転軸Ｚから転動体５２までの距離Ｄ５２より大きい。基部３２は、軸受取付部３１の外径よりも小さい外径を有する円筒状である。第１カム板３３は、軸受取付部３１及び基部３２の間に配置されており、略円環状である。第１カム板３３は、例えば軸受取付部３１及び基部３２と一体に形成されている。すなわち、第１カム板３３、軸受取付部３１及び基部３２が一体成形されている。具体的には、第１カム板３３、軸受取付部３１及び基部３２が、接着又は機械的接合等を用いずに、同じ材料で一体に形成されている。

第１カム板３３は、図７に示すように軸受接触面３３０と、第１カム面３３１と、平坦面３３２と、第２ストッパー３３ｓとを備える。軸受接触面３３０は、軸受４に接し、軸受４を位置決めする。第１カム面３３１及び平坦面３３２は、軸受接触面３３０とは反対側の表面である。第１カム面３３１は、斜面３３１ａと、底面３３１ｂと、斜面３３１ｃとを備える。底面３３１ｂは、斜面３３１ａ及び斜面３３１ｃの間に配置されている。底面３３１ｂは、後述する転動体５２に沿う形状を有する。斜面３３１ａ及び斜面３３１ｃは、回転軸Ｚに対する直交平面に対して角度をなす。より具体的には、図１３に示すように、斜面３３１ａが回転軸Ｚに対する直交平面となす角度θ１、及び斜面３３１ｃが回転軸Ｚに対する直交平面となす角度θ２は、互いに等しく且つ一定である。平坦面３３２は、回転軸Ｚに対する直交平面に平行である。図７に示すように、３つの第１カム面３３１が周方向で等間隔に配置されており、２つの第１カム面３３１の間に平坦面３３２が配置されている。すなわち、第１カム面３３１及び平坦面３３２が周方向で交互に並んでいる。

軸受４は、ラジアル軸受であって、例えば深溝玉軸受である。軸受４は、例えば軸受取付部３１に圧入される。軸受４の内輪が軸受取付部３１の外周面に接しており、軸受４の外輪がベルト取付部２１の内周面に接している。軸受４は、回転軸Ｚを中心に回転できるようにプーリ２を支持する。

転動体ユニット５は、図５及び図６に示すように、保持器５１と、複数の転動体５２とを備える。保持器５１は、複数の転動体５２を位置決めするための部材である。保持器５１は、ハブ３とは独立して回転軸Ｚを中心に回転することができる。保持器５１は、図８に示すように本体部５５と、突起５６と、突起５７とを備える。本体部５５は、円環状であって、複数のポケット５９を備える。ポケット５９は、転動体５２を収納するための穴である。例えば、３つのポケット５９が周方向で等間隔に配置されている。例えば、ポケット５９は、軸方向から見て略矩形であって、四隅に逃げ溝５９１を有する。逃げ溝５９１は、軸方向から見て略半円状の溝である。

突起５６及び突起５７は、本体部５５から軸方向に突出する部材である。突起５６は、例えば本体部５５の、第１カム面３１に対向する表面から突出している。より具体的には、突起５６は本体部５５の外縁に配置されている。突起５６は、例えば略三角形の板状である。突起５６の数は例えば３つである。３つの突起５６が周方向で等間隔に配置されている。突起５６の位置は、ポケット５９の位置に対応している。具体的には、突起５６は、ポケット５９の周方向の端部に対して放射方向で重なる位置に少なくとも配置されている。すなわち、図９に示すように、回転軸Ｚとポケット５９の周方向の一端とを通る直線Ｒ１、及び回転軸Ｚとポケット５９の周方向の他端とを通る直線Ｒ２は、いずれも突起５６を通る。ポケット５９の周方向の一端及び他端とは、放射方向で内側に位置する逃げ溝５９１の周方向の端部である。また、図９に示すように、突起５６の周方向の長さＣ１は、ポケット５９の周方向の長さＣ２より大きい。回転軸Ｚとポケット５９の周方向の中間とを通る直線は、回転軸Ｚと突起５６の周方向の中間とを通る直線に重なる。

突起５７は、例えば本体部５５の、第２カム板６に対向する表面から突出している。突起５７の形状は、突起５６の形状と同じである。突起５７の数は３つである。図８に示すように、３つの突起５７の周方向の位置は、突起５６の周方向の位置と同じである。すなわち、３つの突起５７は、突起５６に対して本体部５５を対称面とした面対称である位置に配置される。

転動体５２は、例えばローラーである。転動体５２の数は例えば３つである。それぞれの転動体５２が保持器５１のポケットに嵌められている。転動体５２は、保持器５１のポケット内で回転（自転）することができ、且つ保持器５１と共に回転軸Ｚを中心に回転（公転）することができる。転動体５２は、第１カム面３３１及び後述する第２カム面６１に接する。

プーリ２及びハブ３の高速回転に伴い保持器５１には大きな応力が生じる。保持器５１の許容応力よりも大きな応力が保持器５１の一部に生じた場合、保持器５１はその部分から破損する可能性がある。保持器５１のうち最も破損が生じやすい部分は、逃げ溝５９１の周辺部分である。逃げ溝５９１の周辺部分に生じる応力を低減するためには、例えば、本体部５５の外径を大きくすること又は本体部５５の軸方向の厚みを大きくすることが挙げられる。しかし、このようにした場合、プーリユニット１３が大型化してしまう。

第１実施形態に係る保持器５１においては、本体部５５が突起５６及び突起５７を備えるので、本体部５５の外径又は厚みを大きくしなくても、逃げ溝５９１の周辺部分に生じる応力が低減される。また、ポケット５９に対して放射方向の外側に突起５６及び突起５７があるので、転動体５２の周辺に潤滑材が溜まりやすい。このため、転動体ユニット５の寿命が長くなる。

第２カム板６は、プーリ２と一体に回転する部材であって、転動体ユニット５の隣りに配置される。第２カム板６は、図１１に示すように軸受接触面６０と、第２カム面６１と、平坦面６２と、複数の第２歯６ａとを備える。軸受接触面６０は、軸受７１に接する。第２カム面６１は、斜面６１ａと、底面６１ｂと、斜面６１ｃとを備える。底面６１ｂは、斜面６１ａ及び斜面６１ｃの間に配置されている。底面６１ｂは、転動体５２に沿う形状を有する。斜面６１ａ及び斜面６１ｃは、回転軸Ｚに対する直交平面に対して角度をなす。より具体的には、図１３に示すように、斜面６１ａが回転軸Ｚに対する直交平面となす角度θ３、及び斜面６１ｃが回転軸Ｚに対する直交平面となす角度θ４は、互いに等しく且つ一定である。例えば、角度θ３及び角度θ４は、角度θ１及び角度θ２に等しい。平坦面６２は、回転軸Ｚに対する直交平面に平行である。図１１に示すように、３つの第２カム面６１が周方向で等間隔に配置されており、２つの第２カム面６１の間に平坦面６２が配置されている。すなわち、第２カム面６１及び平坦面６２が周方向で交互に並んでいる。

第２歯６ａは、第２カム板６の外周面に設けられている。複数の第２歯６ａは、図１１に示すように、周方向において等間隔に配置されている。複数の第２歯６ａは、例えばインボリュートスプラインである。第２歯６ａは、回転軸Ｚに沿っている。すなわち、第２歯６ａの長手方向が回転軸Ｚに平行である。第２歯６ａは、プーリ２の第１歯２ａに噛み合っている。これにより、第２カム板６は、プーリ２と一体に回転する。また、第２カム板６は、軸方向に移動することができる。

軸受７１は、スラスト軸受であって、例えばスラストニードル軸受である。軸受７１は、第２カム板６の隣りに配置される。軸受７１は、第２カム板６の軸受接触面６０に接する。軸受７１は、回転軸Ｚを中心に回転できるように第２カム板６を支持する。軸受７１は、第２カム板６が軸方向に移動すると、第２カム板６と共に移動する。

軌道輪７２は、円環状の部材であって軸受７１に接する。軸受７１が、第２カム板６及び軌道輪７２に挟まれている。軌道輪７２は、レース又はワッシャとも呼ばれる。軌道輪７２は、第２カム板６及び軸受７１が軸方向に移動すると、第２カム板６及び軸受７１と共に移動する。軌道輪７２は、軸受７１から受ける軸方向の荷重を弾性部材７３に伝達する。また、図５に示すように、転動体ユニット５、第２カム板６、軸受７１及び軌道輪７２は、ベルト取付部２１の内周面に対向している。

弾性部材７３は、例えば図５に示すように軸方向に重ねられた複数の皿ばねである。弾性部材７３の軸方向の一端は軌道輪７２に接しており、他端はガイド部材７４に接している。例えば、弾性部材７３の最大変形量（撓み量）は、転動体５２の直径より小さい。弾性部材７３は、プーリ２の弾性部材収納部２２に収納されている。すなわち、弾性部材７３は、弾性部材収納部２２の内周面に対向している。

ガイド部材７４は、軸受７５を支持すると共に弾性部材７３を位置決めするための部材である。ガイド部材７４は、円環状であってハブ３の基部３２に嵌まっている。

軸受７５は、ラジアル軸受であって、例えばすべり軸受である。軸受７５は、図５に示すようにガイド部材７４の放射方向の先端に取り付けられている。軸受７５は、弾性部材収納部２２の内周面に接している。軸受７５は、軸受４と共にプーリ２を支持している。

プーリ２とハブ３との間には潤滑材が設けられている。潤滑材は例えばグリースである。潤滑材は、例えばプーリ２とハブ３との間の空間Ｓ（図５参照）のうち、転動体５２の放射方向の内側端部より外側の領域を少なくとも満たす。すなわち、図５に示すように、回転軸Ｚを含む断面において、転動体５２の放射方向の内側端部を通る回転軸Ｚに平行な直線Ｌ１よりも外側の領域は、潤滑材で満たされている。このため、軸受７５の周囲も潤滑材で満たされているので、軸受７５は、回転軸Ｚを中心に回転できるようにプーリ２を支持することができる。

止め輪７６は、ガイド部材７４を位置決めするための部材である。止め輪７６は、１つのスリットを有する略円環状であって、図５に示すように基部３２の端部に設けられた溝３９に嵌められる。このため、ガイド部材７４の軸方向の移動が規制される。したがって、ガイド部材７４に接する弾性部材７３の端部は軸方向に移動できない。第２カム板６、軸受７１及び軌道輪７２が弾性部材７３に向かって移動すると、弾性部材７３の一端が軸方向に移動する一方、弾性部材７３の他端は移動しない。このため、弾性部材７３が変形する。この時、弾性部材７３に弾性力が生じるので、第２カム板６は、軌道輪７２及び軸受７１を介して弾性部材７３から反力を受ける。

シール７７は、プーリ２の端部の開口を塞ぐための部材である。シール７７は、図５に示すように略円盤状の部材であって、プーリ２の端部に設けられた溝２９に嵌まっている。シール７７は、潤滑材の漏洩を防止すると共に、異物がプーリ２の内側に侵入することを防止する。

プーリ２及びハブ３のいずれにもトルクが加わっていない場合、転動体５２は、図１３に示すように底面３３１ｂ及び底面６１ｂに接している。転動体５２が底面３３１ｂ及び底面６１ｂに接している時、平坦面３３２と平坦面６２との間の距離は最も小さくなる。この時、弾性部材７３は変形していない。また、転動体５２が底面３３１ｂ及び底面６１ｂに接している時、図１３に示すように、底面３３１ｂと突起５６との間の軸方向の距離Ｄ１は、平坦面３３２と本体部５５との間の軸方向の距離Ｄ２より小さい。底面６１ｂと突起５７との間の軸方向の距離Ｄ３は、平坦面６２と本体部５５との間の軸方向の距離Ｄ４より小さい。例えば、距離Ｄ３は距離Ｄ１に等しく、距離Ｄ４は距離Ｄ２に等しい。

保持器５１は、転動体５２に対して軸方向にある程度移動することができる。上述したように距離Ｄ１が距離Ｄ２より小さく且つ距離Ｄ３が距離Ｄ４より小さいので、保持器５１が転動体５２に対して軸方向に移動した場合、突起５６が第１カム面３３１に接するか突起５７が第２カム面６１に接する。すなわち、平坦面３３２及び平坦面６２は、保持器５１と接触しない。このため、平坦面３３２及び平坦面６２の硬度を高くする必要がないため、高周波焼入れ等の加工が必要となる面積が小さくなる。その結果、プーリユニット１３の製造コストが低減される。また、突起５６及び突起５７により保持器５１が軸方向へ移動できる量が小さくなっているので、保持器５１の傾きが抑制される。このため、保持器５１において転動体５２の遠心力を受ける位置が一定になりやすいので、保持器５１の破損が防止される。

プーリ２又はハブ３にトルクが加わると、プーリ２及びハブ３の間の相対角度（以下、単に相対角度と記載する）が変化する。相対角度とは、平坦面３３２と平坦面６２との間の距離が最も小さくなっている場合（図１３に示す状態の場合）を基準とした、プーリ２及びハブ３の間の回転角度のずれである。すなわち、相対角度は、平坦面３３２と平坦面６２との間の距離が最も小さくなっている場合には０°である。

図１４は、エンジンからプーリにトルクが伝達された場合の、転動体ユニット及び第２カム板の動きを示す模式図である。図１５は、ジェネレータからハブにトルクが伝達された場合の、転動体ユニット及び第２カム板の動きを示す模式図である。すなわち、図１４は、プーリ２が駆動側（ハブ３が従動側）である場合の転動体ユニット５及び第２カム板６の動きを示す。図１５は、プーリ２が従動側（ハブ３が駆動側）である場合の転動体ユニット５及び第２カム板６の動きを示す。

図１４に示すように、プーリ２にトルクＴ１が加わると、転動体５２が自転及び公転し、斜面６１ｃを昇る。転動体５２は斜面６１ｃを昇ると、斜面６１ｃ及び斜面３３１ａに挟まれるので、第１カム板３３から軸方向の反力を受ける。これにより、転動体ユニット５及び第２カム板６は第１カム板３３から離れる方向に移動し、弾性部材７３（図５参照）が変形する。トルクＴ１の一部は弾性部材７３の変形で消費される一方、トルクＴ１の残りの一部はハブ３を徐々に回転させる。そして、転動体５２が第１カム板３３から受ける反力が弾性部材７３で生じる弾性力に等しくなると、転動体ユニット５及び第２カム板６が停止する。その結果、プーリ２からハブ３にトルクＴ１が伝達される。すなわち、ハブ３がプーリ２と一体に回転する。このように、プーリユニット１３は、ベルト１０９に伝達されたトルクをジェネレータ１０３のシャフトに伝達することができる。また、上述したように、弾性部材７３の最大変形量が転動体５２の直径より小さい。このため、弾性部材７３が最大まで変形しても、転動体５２と第１カム板３３との接触及び転動体５２と第２カム板６との接触は保たれる。

仮にトルクＴ１が急激に変化した場合であっても、トルクＴ１の一部が弾性部材７３の変形で消費されるので、ハブ３に伝達されるトルクの変化はトルクＴ１の変化より緩やかになる。このため、プーリ２の回転速度に対するハブ３の相対的な回転速度が変化しにくい。したがって、プーリユニット１３は、ベルト１０９の張力の変動を抑制できる。

図１５に示すように、ハブ３にトルクＴ２が加わると、転動体５２が自転及び公転し、斜面３３１ｃを昇る。転動体５２は斜面３３１ｃを昇ると、斜面３３１ｃ及び斜面６１ａに挟まれるので、第１カム板３３から軸方向の反力を受ける。これにより、転動体ユニット５及び第２カム板６は第１カム板３３から離れる方向に移動し、弾性部材７３（図５参照）が変形する。トルクＴ２の一部は弾性部材７３の変形で消費される一方、トルクＴ２の残りの一部は第２カム板６及びプーリ２を徐々に回転させる。そして、転動体５２が第１カム板３３から受ける反力が弾性部材７３で生じる弾性力に等しくなると、転動体ユニット５及び第２カム板６が停止する。その結果、ハブ３からプーリ２にトルクＴ２が伝達される。すなわち、プーリ２がハブ３と一体に回転する。このように、プーリユニット１３は、ジェネレータ１０３で生じたトルクをベルト１０９に伝達することができる。

仮にトルクＴ２が急激に変化した場合であっても、トルクＴ２の一部が弾性部材７３の変形で消費されるので、プーリ２に伝達されるトルクの変化はトルクＴ２の変化より緩やかになる。このため、ハブ３の回転速度に対するプーリ２の相対的な回転速度が変化しにくい。したがって、プーリユニット１３は、ベルト１０９の張力の変動を抑制できる。

ところで、転動体５２が第１カム板３３の平坦面３３２及び第２カム板６の平坦面６２に乗り上げると、転動体５２に過大な応力が生じる。このため、転動体５２が破損する可能性がある。これに対して、プーリユニット１３においては、プーリ２が第１ストッパー２ｓを備え、ハブ３が第２ストッパー３３ｓを備える。

図１６は、図５におけるＢ−Ｂ断面図である。図１７は、プーリ又はハブに加わるトルクと、プーリ及びハブの相対角度との関係を示すグラフである。

図１６に示すように、ハブ３の第１カム板３３は、外周面に第２ストッパー３３ｓを備える。例えば第２ストッパー３３ｓの数は３つである。３つの第２ストッパー３３ｓが周方向で等間隔に並んでいる。すなわち、図１６に示す断面において、回転軸Ｚ及び１つの第２ストッパー３３ｓの頂点を通る直線と、回転軸Ｚ及び他の第２ストッパー３３ｓの頂点を通る直線とがなす角度α１は１２０°である。第２ストッパー３３ｓは、例えば、平坦面３３２に隣接する第１カム板３３の外周面に設けられている。具体的には、第２ストッパー３３ｓの周方向の位置は、平坦面３３２の周方向の中間位置に等しい。また、第２ストッパー３３ｓの放射方向の高さＨ１は、第１カム板３３とベルト取付部２１との間の隙間の高さＨ３の半分より大きい。隙間の高さＨ３は、ベルト取付部２１の内径及び第１カム板３３の外径の差に等しい。

プーリ２のベルト取付部２１は、内周面に第１ストッパー２ｓを備える。例えば第１ストッパー２ｓの数は６つである。２つの第１ストッパー２ｓが１つの第１ストッパーグループ２ｓｇを構成している。３つの第１ストッパーグループ２ｓｇが、周方向で等間隔に並んでいる。すなわち、図１６に示す断面において、回転軸Ｚ及び１つの第１ストッパーグループ２ｓｇの中間点を通る直線と、回転軸Ｚ及び他の第１ストッパーグループ２ｓｇの中間点を通る直線とがなす角度α２は１２０°である。また、第１ストッパー２ｓの放射方向の高さＨ２は、第２ストッパー３３ｓの高さＨ１に等しい。軸方向から見た場合、第１ストッパー２ｓの形状は第１歯２ａの形状と同じである。周方向における第１ストッパー２ｓの位置は、周方向における第１歯２ａの位置と同じである。第１ストッパー２ｓは、第１歯２ａの製造工程において第１歯２ａと共に製造される。例えば、第１歯２ａ及び第１ストッパー２ｓは、ブローチ加工により製造される。

プーリ２及びハブ３のいずれにもトルクが加わっていない場合（図１３に示す状態の場合）、図１６に示すように２つの第１ストッパーグループ２ｓｇの中間に第２ストッパー３３ｓが位置する。プーリ２又はハブ３にトルクが加わると、相対角度が変化するので、第２ストッパー３３ｓが第１ストッパー２ｓに近付く。そして、図１６に示す角度α３が０°になると、第２ストッパー３３ｓが第１ストッパー２ｓに接する。角度α３は、回転軸Ｚ及び第２ストッパー３３ｓの側面上の点Ｐ１を通る直線と、回転軸Ｚ及び第１ストッパー２ｓの側面上の点Ｐ２を通る直線とがなす角度である。点Ｐ１及び点Ｐ２は回転軸Ｚを中心とする同じ円周上に位置する。また、図１６に示すように、回転軸Ｚ及び第１カム面３３１の周方向の一端を通る直線と、回転軸Ｚ及び第１カム面３３１の周方向の他端を通る直線とがなす角度を角度βとする。相対角度が０°である時の角度α３は角度βより小さい。角度βは６０°である。

仮に相対角度が角度β以上になると、転動体５２が平坦面３３２及び平坦面６２に乗り上げることになる。しかし、第１実施形態に係るプーリユニット１３においては、相対角度が０°である時の角度α３が角度βより小さいので、図１７に示すように相対角度の最大値が角度βよりも小さくなる。このため、プーリ２又はハブ３に過大なトルクが生じた場合であっても、相対角度が角度βを上回らないので、転動体５２が平坦面３３２及び平坦面６２に乗り上がらない。したがって、転動体５２は平坦面３３２及び平坦面６２に接触しない。このため、平面部３３２及び平坦部６２に求められる硬度が低くなるので、例えば高周波焼入れ等の加工が必要となる面積が小さくなる。その結果、プーリユニット１３の製造コストが低減される。

また、３つの第２ストッパー３３ｓが等間隔に配置され且つ３つの第１ストッパーグループ２ｓｇが等間隔に配置されているので、３つの第２ストッパー３３ｓが同時に第１ストッパー２ｓに接する。このため、第１ストッパー２ｓに接する第２ストッパー３３ｓの数が１つである場合に比較して、１つの第１ストッパー２ｓに加わる力及び１つの第２ストッパー３３ｓに加わる力が低減する。このため、第１ストッパー２ｓ及び第２ストッパー３３ｓが破損しにくくなる。

また、仮に第１ストッパーグループ２ｓｇが含む第１ストッパー２ｓの数が１つである場合、１つの第１ストッパー２ｓが２方向の力を受けることになる。これに対して、第１実施形態においては、第１ストッパーグループ２ｓｇが２つの第１ストッパー２ｓを含むので、１つの第１ストッパー２ｓに加わる力の方向は一定となる。すなわち、第１ストッパーグループ２ｓｇに含まれる２つの第１ストッパー２ｓのうち一方は、ハブ３がプーリ２に対して正回転した時に第２ストッパー３３ｓに接し、他方は、ハブ３がプーリ２に対して逆回転した時に第２ストッパー３３ｓに接する。このため、１つの第１ストッパー２ｓが２方向の力を受ける場合に比較して、第１ストッパー２ｓが破損しにくくなる。

なお、プーリユニット１３は、必ずしもＩＳＧであるジェネレータ１０３に適用されなくてもよく、エンジンに与えるための動力を発生させない（発電のみを行う）ジェネレータに適用されてもよい。すなわち、プーリユニット１３は、ベルトに伝達されたトルクをジェネレータに伝達できる装置であればよく、必ずしもジェネレータで生じたトルクをベルトに伝達する装置でなくてよい。

なお、転動体５２は、必ずしもローラーでなくてもよい。例えば、転動体５２はボールであってもよい。弾性部材７３は、必ずしも複数の皿ばねでなくてもよい。例えば、弾性部材７３は、コイルスプリングであってもよい。

なお、図１３に示す角度θ１及び角度θ２は異なっていてもよい。角度θ３及び角度θ４は異なっていてもよい。また、角度θ１、角度θ２、角度θ３及び角度θ４は、必ずしも一定でなくてもよい。例えば、角度θ１及び角度θ２は、第１カム面３３１の縁に向かうに従って大きくなっていてもよい。角度θ３及び角度θ４は、第２カム面６１の縁に向かうに従って大きくなっていてもよい。

なお、第１ストッパーグループ２ｓｇに含まれる第１ストッパー２ｓの数は、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。また、ハブ３は、少なくとも２つの第２ストッパー３３ｓを含む複数の第２ストッパーグループを有していてもよい。この場合、複数の第２ストッパーグループが周方向に等間隔に配置される。また、第１ストッパーグループ２ｓｇの数及び第２ストッパー３３ｓの数（第２ストッパーグループの数）は、それぞれ３つでなくともよく、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。ただし、第１ストッパーグループ２ｓｇの数及び第２ストッパー３３ｓの数（第２ストッパーグループの数）は等しいことが好ましい。

以上で説明したように、第１実施形態に係るプーリユニット１３は、ハブ３と、プーリ２と、第２カム板６と、転動体５２と、弾性部材７３とを備える。ハブ３は、回転軸Ｚを中心に回転する基部３２、及び基部３２と一体であって基部３２から回転軸Ｚに対する直交方向に突出する第１カム板３３を有する。プーリ２は、軸受４を介してハブ３に支持される。第２カム板６は、プーリ２と一体に回転し且つ回転軸Ｚに沿う方向に移動できる。転動体５２は、第１カム板３３及び第２カム板６に接する。弾性部材７３は、回転軸Ｚに沿う方向の第２カム板６の移動に伴って変形する。

これにより、プーリ２又はハブ３に加わるトルクが急激に変化した場合であっても、トルクの一部が弾性部材７３の変形で消費される。このため、プーリ２の回転速度に対するハブ３の相対的な回転速度が変化しにくい。その結果、プーリユニット１３は、ベルト１０９の張力の変動を抑制できる。さらに、第１カム面３３１が基部３２と一体であるため、従来技術のように基部３２に対する第１カム面３３１の接触面積を大きくする必要がなくなる。このため、第１カム面３３１の軸方向の長さは従来技術に比べて小さくなる。したがって、プーリユニット１３は、ベルトの張力の変動を抑制でき且つ軸方向の長さを小さくすることができる。

またプーリユニット１３は、保持器５１を備える。保持器５１は、転動体５２が嵌まるポケット５９を有する板状部材である本体部５５、及び本体部５５から回転軸Ｚに沿う方向に突出する突起５６及び突起５７、を有する。回転軸Ｚを中心とした周方向における突起５６及び突起５７の長さＣ１は、周方向におけるポケット５９の長さＣ２より大きい。突起５６及び突起５７は、周方向におけるポケット５９の端部に対して回転軸Ｚを中心とした放射方向で重なる位置に少なくとも配置される。

これにより、本体部５５の外径又は厚みを大きくしなくても、プーリ２及びハブ３が回転している時においてポケット５９の周辺部分に生じる応力が低減される。また、転動体５２が第１カム面３３１及び第２カム面６１に接しているので、突起５６と第１カム面３３１との間及び突起５７と第２カム面６１との間には隙間が生じる。このため、突起５６及び突起５７に起因する軸方向の長さの増大は生じない。したがって、プーリユニット１３は、ポケット５９の周辺部分で生じる応力を低減でき且つ軸方向の長さを小さくすることができる。

またプーリユニット１３において、ハブ３は、軸受４が取り付けられる円筒状の軸受取付部３１を備える。回転軸Ｚから軸受取付部３１の外周面までの距離Ｄ３１は、回転軸Ｚから転動体５２までの距離Ｄ５２より大きい。

これにより、転動体５２から第１カム板３３に伝わる荷重の一部は軸受取付部３１が受ける。また、第１カム板３３の支点と、転動体５２から第１カム板３３に伝わる荷重の作用点と間の距離が小さくなる。このため、第１カム板３３が軸受取付部３１の方向に変形しにくい。すなわち、第１カム板３３の倒れが抑制される。

（第２実施形態）
図１８は、第２実施形態に係るプーリユニットの断面図である。なお、上述した第１実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１８に示すように、第２実施形態に係るプーリユニット１３Ａは、第１実施形態に係る弾性部材７３とは異なる弾性部材７３Ａを備える。弾性部材７３Ａは、コイルスプリングである。弾性部材７３Ａの軸方向の一端は軌道輪７２に接しており、他端はガイド部材７４に接している。プーリ２又はハブ３にトルクが加わると、転動体ユニット５及び第２カム板６の移動に伴って弾性部材７３Ａが変形する。

１０ エンジン
１０１ クランクシャフト
１０３ ジェネレータ
１０４ テンショナー
１０５ ウォーターポンプ
１０６ コンプレッサ
１０９ ベルト
１１ クランクシャフトプーリ
１２ アイドラープーリ
１３ プーリユニット
１４ テンショナープーリ
１５ ウォーターポンププーリ
１６ コンプレッサプーリ
２ プーリ
２１ ベルト取付部
２２ 弾性部材収納部
２ａ 第１歯
２ｓ 第１ストッパー
２ｓｇ 第１ストッパーグループ
３ ハブ
３１ 軸受取付部
３２ 基部
３３ 第１カム板
３３０ 軸受接触面
３３１ 第１カム面
３３１ａ、３３１ｃ 斜面
３３１ｂ 底面
３３２ 平坦面
３３ｓ 第２ストッパー
４ 軸受
５ 転動体ユニット
５１ 保持器
５２ 転動体
５５ 本体部
５６、５７ 突起
５９ ポケット
５９１ 逃げ溝
６ 第２カム板
６０ 軸受接触面
６１ 第２カム面
６１ａ、６１ｃ 斜面
６１ｂ 底面
６２ 平坦面
６ａ 第２歯
７１ 軸受
７２ 軌道輪
７３ 弾性部材
７４ ガイド部材
７５ 軸受
７６ 止め輪
７７ シール
Ｚ 回転軸

Claims (3)

1. 回転軸を中心に回転する基部、及び前記基部と一体であって前記基部から前記回転軸に対する直交方向に突出する第１カム板を有するハブと、
   軸受を介して前記ハブに支持されるプーリと、
   前記プーリと一体に回転し且つ前記回転軸に沿う方向に移動できる第２カム板と、
   前記第１カム板及び前記第２カム板に接する転動体と、
   前記回転軸に沿う方向の前記第２カム板の移動に伴って変形する弾性部材と、
   を備える
   プーリユニット。
2. 前記転動体が嵌まるポケットを有する板状部材である本体部、及び前記本体部から前記回転軸に沿う方向に突出する突起を有する保持器を備え、
   前記回転軸を中心とした周方向における前記突起の長さは、前記周方向における前記ポケットの長さより大きく、
   前記突起は、前記周方向における前記ポケットの端部に対して前記回転軸を中心とした放射方向で重なる位置に少なくとも配置される
   請求項１に記載のプーリユニット。
3. 前記ハブは、前記軸受が取り付けられる円筒状の軸受取付部を備え、
   前記回転軸から軸受取付部の外周面までの距離は、前記回転軸から前記転動体までの距離より大きい
   請求項１又は２に記載のプーリユニット。

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